Waar zijn je hersenen van gemaakt?

Alles wat je kunt zien, aanraken, ruiken, voelen en proeven is gemaakt van atomen. Atomen zijn de basisbouwstenen van alle materie (inclusief jij en ik, en iedereen die je ooit zult ontmoeten), dus als we willen weten waar de Aarde van gemaakt is, dan moeten we een paar dingen weten over deze ongelooflijk kleine objecten.

Atomen

Alledaagse ervaring zou je ervan moeten overtuigen dat materie in ontelbare vormen voorkomt, maar toch is alle materie die je ooit hebt gezien gemaakt van atomen, of atomen die aan elkaar geplakt zijn in configuraties van duizelingwekkende complexiteit. Een chemisch element is een stof die niet met gewone chemische middelen in een eenvoudiger vorm kan worden gemaakt. De kleinste eenheid van een chemisch element is een atoom, en alle atomen van een bepaald element zijn identiek.

Delen van een atoom

Een atoom bestaat uit twee delen (zie onderstaande figuur):

• In het centrum van een atoom bevindt zich een kern die bestaat uit twee soorten deeltjes, protonen en neutronen genaamd.
  • Protonen hebben een positieve elektrische lading. Het aantal protonen in de kern bepaalt uit welk element het atoom bestaat.
  • Neutronen zijn ongeveer even groot als protonen, maar hebben geen lading.
• Elektronen, veel kleiner dan protonen of neutronen, hebben een negatieve elektrische lading, bewegen met bijna de snelheid van het licht, en draaien op precieze afstanden om de kern, afhankelijk van hun energie.

Atomaire massa

Omdat elektronen minuscuul zijn vergeleken met protonen en neutronen, geeft het aantal protonen plus neutronen het atoom zijn atomaire massa. Alle atomen van een bepaald element hebben altijd hetzelfde aantal protonen, maar kunnen verschillen in het aantal neutronen in de kern.

Ionen

Atomen zijn stabiel als ze een volledig buitenste energieniveau van elektronen hebben. Om zijn buitenste schil te vullen, zal een atoom elektronen geven, nemen of delen. Wanneer een atoom elektronen krijgt of verliest, ontstaat er een ion. Ionen hebben een positieve of een negatieve elektrische lading. Wat is de lading van een ion als het atoom een elektron verliest? Een atoom met hetzelfde aantal protonen en elektronen heeft geen algemene lading, dus als een atoom het negatief geladen elektron verliest, zal het meer protonen hebben, dus een positieve lading. Wat is de lading van een ion als het atoom een elektron krijgt? Als het atoom een elektron krijgt, zullen er meer elektronen zijn en zal het een negatieve lading hebben. Anionen zijn ionen die een negatieve lading hebben.

Moleculen

In het vorige hoofdstuk hebben we gezegd dat veel atomen stabieler zijn als ze een netto lading hebben: ze zijn stabieler als ionen. Wanneer een kation in de buurt komt van een anion, verbinden ze zich vanwege hun verschillende nettoladingen – positieve ladingen trekken negatieve ladingen aan en vice versa. Wanneer twee of meer atomen een verbinding aangaan, vormen ze een molecuul. Een watermolecuul bestaat uit twee waterstofatomen (H) en een zuurstofatoom (O). De molecuulmassa is de som van de massa’s van alle atomen in het molecuul. Een verzameling moleculen heet een verbinding.

Samenvatting

• Een atoom heeft negatief geladen elektronen in een baan om zijn kern, die is opgebouwd uit positief geladen protonen en neutronen, die geen lading hebben.
• Een atoom dat elektronen krijgt of verliest is een ion. Positief geladen ionen zijn kationen, negatief geladen ionen zijn anionen.